JP2000091408A - Electrostatic attraction apparatus and wafer processing apparatus using the same - Google Patents

Electrostatic attraction apparatus and wafer processing apparatus using the same

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JP2000091408A
JP2000091408A JP26112498A JP26112498A JP2000091408A JP 2000091408 A JP2000091408 A JP 2000091408A JP 26112498 A JP26112498 A JP 26112498A JP 26112498 A JP26112498 A JP 26112498A JP 2000091408 A JP2000091408 A JP 2000091408A
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wafer
electrode
electrostatic
dielectric film
potential difference
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Japanese (ja)
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Seiichiro Sugano
誠一郎 菅野
Taketo Usui
建人 臼井
Takeshi Yoshioka
健 吉岡
Hironori Kawahara
博宣 川原
Saburo Kanai
三郎 金井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a sufficient attractive force between a wafer and electrode by making larger the potential difference between them than necessary for the breakdown of an oxide film which is stuck on the rear surface of the wafer. SOLUTION: An electrostatic attraction apparatus is formed by depositing a ceramics dielectric film 2 of 300 μm in its thickness on an aluminum electrode 1 through thermal spraying, and the electrode 1 is connected with a DC power supply 3 to apply to it an arbitrary voltage relative to a grounding potential 4. Also, in the state of loading a wafer 5 on the dielectric film 2, a grounding potential 6 is given to the wafer 5. Then, by applying a DC voltage to the electrode 1, the potential difference between the electrode 1 and wafer 5 is made larger than the necessary one for the breakdown of an oxide film stuck on the rear surface of the wafer 5. By accumulating charges on the dielectric film 2 and wafer 5, an electrostatic attractive force is generated between them to attract fixedly the wafer 5 to the electrode 1. As a result, there can be obtained a sufficient attractive force, even when whatever kind of electrically insulating film is stuck on the rear surface of the wafer 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は静電吸着装置および
それを用いたウエハ処理装置に係り、特に、半導体製造
装置内においてウエハの搬送時や処理時のウエハの固定
に用いられ、静電気力を利用して保持するのに好適な静
電吸着装置およびそれを用いたウエハ処理装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic attraction device and a wafer processing device using the same, and more particularly to an electrostatic attraction device used for fixing a wafer at the time of transferring or processing the wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic suction device suitable for use and holding, and a wafer processing apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】静電気力を利用して物体を保持する方法
は、特に半導体製造装置のウエハの搬送や各プロセス中
のウエハの固定に使用されている。ウエハの搬送や固定
を行う際の保持方法としては、他にクランプを用いた機
械的な保持方法等が考えられるが、静電気力を用いる方
が半導体ウエハの保持に関して有利な点が多い。例え
ば、ウエハの処理面との機械的な接触がないために摩耗
粉等によるウエハの汚染がない、ウエハ裏面全面で吸着
固定するのでウエハの反りを矯正できエッチング等の微
細加工の際に吸着面との接触がより確実なものとなり、
熱伝導性が改善されウエハの温度制御が容易になる等で
ある。
2. Description of the Related Art A method of holding an object by using an electrostatic force is used particularly for transferring a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus and fixing the wafer during each process. As a holding method for carrying or fixing the wafer, a mechanical holding method using a clamp or the like can be considered, but using an electrostatic force has many advantages in holding the semiconductor wafer. For example, since there is no mechanical contact with the processing surface of the wafer, there is no contamination of the wafer due to abrasion powder, etc., and since the wafer is fixed by suction on the entire back surface of the wafer, the warpage of the wafer can be corrected and the suction surface can be used in fine processing such as etching. Contact with the
The thermal conductivity is improved, and the temperature control of the wafer becomes easy.

【0003】上述のように静電吸着はウエハの保持方法
として有利な点が多いために、特にドライエッチャやCV
Dといった装置内のウエハ処理電極として広く適用され
ている。しかし、静電吸着装置では誘電体膜に蓄えられ
た電荷とウエハ裏面近傍で分極した電荷の静電気力によ
り吸着力を発生しているために、特にウエハを引き剥が
す場合において誘電体膜に蓄えられた電荷の除電時間が
長い(つまり残留吸着力が大きい)という応答性の問題
がある。応答性が悪い、すなわち除電時間が長いと、ウ
エハを次の処理室へ搬送する次動作までの待ち時間が長
くなるために、装置の処理能力が低下するという弊害を
生じる。また、通常は処理終了後のウエハを電極から取
り上げるために棒状の支持体(以下プッシャと呼ぶ)を
電極内に設けた貫通穴より上下方向に移動させて行って
いるが、残留吸着力に逆らって無理にウエハを引き剥が
そうとするとウエハが割れてしまうという問題を生ず
る。この傾向は、素子の高集積化にともなうウエハの大
口径化が進むほど残留吸着力が大きくなるので深刻とな
ってくる。
[0003] As described above, electrostatic attraction has many advantages as a method of holding a wafer.
It is widely applied as a wafer processing electrode in devices such as D. However, in the electrostatic chucking device, since the electrostatic force of the electric charge stored in the dielectric film and the electric charge polarized near the back surface of the wafer generates an adsorbing force, the electric charge is stored in the dielectric film especially when the wafer is peeled off. There is a problem of responsiveness that the charge elimination time of the accumulated charge is long (that is, the residual adsorption force is large). If the response is poor, that is, if the charge elimination time is long, the waiting time until the next operation of transporting the wafer to the next processing chamber becomes long, which causes a problem that the processing capacity of the apparatus is reduced. Usually, a rod-shaped support (hereinafter referred to as a pusher) is moved vertically through a through hole provided in the electrode in order to pick up the wafer after processing from the electrode. If the wafer is forcibly peeled off, the wafer will be broken. This tendency becomes more serious as the diameter of the wafer increases with an increase in the degree of integration of elements, because the residual suction force increases.

【0004】この様な残留吸着力による弊害に対処する
方法としては、例えば特開平4-247639号公報に開示され
ている。この開示例では、極性の異なる直流電源に接続
された二個の電極を有する静電吸着装置に発生する残留
吸着力を早く低減する方法として、ウエハを吸着中して
いる電圧を最初に吸着する電圧よりも絶対値の低い電圧
として除電を早めるという方法が示されている。
A method for coping with such a problem caused by the residual suction force is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-247639. In this disclosed example, as a method of quickly reducing the residual suction force generated in an electrostatic suction device having two electrodes connected to DC power supplies having different polarities, a voltage during which a wafer is being suctioned is first suctioned. There is disclosed a method of accelerating static elimination as a voltage having an absolute value lower than the voltage.

【0005】また、本発明に関連するものとして、特開
平10-150100号公報がある。本技術は、極性の異なる一
対の電極を有し、電極間に直流電圧を印加して、電極上
面に設けられた誘電体膜上に試料を静電的に吸着保持す
る静電チャックにおいて、電極に印加した直流電圧の供
給停止直前の、誘電体膜の吸着部に蓄えられた電荷量を
実質的に同一にし、異なる極性の電荷のバランスによっ
て消滅させ、残留吸着力を少なくするものである。
[0005] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-150100 is related to the present invention. This technology has a pair of electrodes having different polarities, a direct current voltage is applied between the electrodes, and an electrostatic chuck that electrostatically holds a sample on a dielectric film provided on the upper surface of the electrode is used as an electrode. The amount of electric charge stored in the adsorption portion of the dielectric film immediately before the stop of the supply of the DC voltage applied to the substrate is made substantially the same, and is eliminated by the balance of electric charges of different polarities, thereby reducing the residual adsorption force.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】特開平4-247639号公報
に開示されている静電吸着装置では、吸着時には確実に
吸着し得て、しかも離脱時に要する時間を短縮する目的
で、吸着時の電圧を吸着中の電圧よりも絶対値を大きく
するする方法が開示されている。
SUMMARY OF THE INVENTION The electrostatic attraction device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-247639 is capable of reliably adsorbing at the time of adsorption and shortening the time required at the time of detachment. A method is disclosed in which the voltage is made to have an absolute value larger than the voltage during adsorption.

【0007】しかしながら、この方法では実際のプロセ
スに使用されるウエハのようにウエハ裏面に電気絶縁性
の酸化膜等が付いているような場合には十分リーク電流
を流すことができないため、誘電体膜表面とウエハ裏面
間に十分電荷が蓄えられず吸着力が不足し、処理中のウ
エハの温度制御を行うためにウエハ裏面に冷却ガスを流
すときなど十分な圧力が立たなかったり、冷却ガスの漏
れ量が多くなるといった問題を引き起こす。その結果、
ウエハの温度制御が悪いため例えばエッチング形状の悪
化を招いたり、漏れた冷却ガスが処理用のガスと混ざり
処理に悪影響を引き起こしたりする。
However, in this method, when an electrically insulating oxide film or the like is provided on the back surface of the wafer, such as a wafer used in an actual process, a sufficient leak current cannot flow. Sufficient charge is not accumulated between the film surface and the back surface of the wafer, the adsorbing power is insufficient, and when a cooling gas is supplied to the back surface of the wafer to control the temperature of the wafer during processing, sufficient pressure does not rise, or the cooling gas This causes a problem such as an increased amount of leakage. as a result,
Poor wafer temperature control leads to, for example, deterioration of the etching shape, or the leaked cooling gas mixes with the processing gas to adversely affect the processing.

【0008】また、ウエハの中には各種のプロセスを経
たことによりウエハ自体が反るなどの変形をしているも
のもあるため誘電体膜との接触状態が悪化し、十分リー
ク電流を流すことができずに吸着力が低下するケース
や、静電吸着装置の誘電体膜の表面自体に電気絶縁性の
付着物などが形成された場合などにも十分な電荷を蓄え
ることができずに吸着力不足となることもあるが、これ
らの場合については十分対応することができない。さら
に、電圧を印加する内部電極を二個有するいわゆる双極
型の静電吸着装置では、印加した電圧を切る直前の正負
の電荷量が異なると残留吸着力が発生しやすくなるが、
前述したようにウエハに反りがある場合や誘電体膜表面
に付着した電気絶縁性の膜により十分吸着しないと誘電
体膜表面とウエハ裏面間に蓄えられる正負の電荷量に差
が発生し、残留吸着力が発生しやすくなるという問題が
ある。
In addition, since some wafers have undergone various processes and have undergone deformation such as warping, the state of contact with the dielectric film has deteriorated, and sufficient leakage current must be supplied. Is not enough to accumulate electric charge even in cases such as when the adsorption force is reduced due to the inability to perform cleaning, or when an electrically insulating deposit is formed on the surface of the dielectric film of the electrostatic adsorption device. We may be underpowered, but we can't handle these cases. Furthermore, in a so-called bipolar electrostatic attraction device having two internal electrodes for applying a voltage, if the amount of positive and negative charges immediately before the applied voltage is turned off is different, a residual attraction force is easily generated,
As described above, if the wafer is warped or if it is not sufficiently absorbed by the electrically insulating film attached to the surface of the dielectric film, a difference occurs in the amount of positive and negative charges stored between the surface of the dielectric film and the back surface of the wafer, resulting in a residual. There is a problem that a suction force is easily generated.

【0009】本発明の第一の目的は、吸着力の大きな静
電吸着装置を提供することである。また、本発明の第二
の目的は、温度制御性のよい静電吸着装置を提供するこ
とである。さらに、本発明の第三の目的は、残留吸着力
の発生のない静電吸着装置を提供することである。
A first object of the present invention is to provide an electrostatic attraction device having a large attraction force. A second object of the present invention is to provide an electrostatic chuck having good temperature controllability. Further, a third object of the present invention is to provide an electrostatic attraction device that does not generate residual attraction force.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、導電
性材料で構成された電極上に誘電体膜を設け、電極と誘
電体膜上に配置したウエハとの間に電位差を与え、ウエ
ハを静電気力で吸着固定する静電吸着装置において、電
極とウエハの電位差をウエハの裏面の酸化膜を絶縁破壊
させるのに必要な電位差よりも大きな電位差とすること
により達成できる。
A first object of the present invention is to provide a dielectric film on an electrode made of a conductive material and to apply a potential difference between the electrode and a wafer disposed on the dielectric film. In an electrostatic attraction device that attracts and fixes a wafer by electrostatic force, this can be achieved by setting the potential difference between the electrode and the wafer to a potential difference larger than the potential difference required to cause dielectric breakdown of an oxide film on the back surface of the wafer.

【0011】本発明の第二の目的は、誘電体膜とウエハ
裏面の間に伝熱性のガスを導入するガス導入手段を設
け、このガス導入手段により伝熱性のガスを導入する際
にウエハ裏面の酸化膜を絶縁破壊するように電極とウエ
ハとの間に電位差を与えることにより達成できる。
A second object of the present invention is to provide a gas introducing means for introducing a heat conductive gas between the dielectric film and the back surface of the wafer, and to introduce the heat conductive gas by the gas introducing means. This can be achieved by giving a potential difference between the electrode and the wafer so as to cause dielectric breakdown of the oxide film.

【0012】本発明の第三の目的は、互いに電気的に絶
縁した二個の電極上に、それぞれの電極上の実吸着部の
面積が同じくなるように誘電体膜を形成し、これら二個
の電極に電圧を印加しウエハと各電極間に電位差を与え
てウエハを静電気力で吸着固定する静電吸着装置におい
て、吸着中に少なくとも一度はウエハの裏面酸化膜を絶
縁破壊させるのに必要な電位差となる電圧を印加するこ
とにより達成される。また、電圧印加停止直前の電圧を
吸着中の電圧よりも下げておくことによりより効果的に
残留吸着力を低減することができる。
A third object of the present invention is to form a dielectric film on two electrodes that are electrically insulated from each other so that the area of the actual suction portion on each electrode is the same, A voltage is applied to the electrodes and a potential difference is applied between the wafer and each electrode to attract and fix the wafer by electrostatic force. This is achieved by applying a voltage that is a potential difference. Further, by lowering the voltage immediately before the stop of the voltage application from the voltage during the suction, the residual suction force can be reduced more effectively.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図にした
がって説明する。図1に本発明の第一の実施例を示す。
本実施例では、アルミ製の電極1上にセラミックス製の
誘電体膜2を溶射で300μm付けた構成となっており、誘
電体膜の表面は最大高さ粗さで5μm程度に研磨してあ
る。電極1には直流電源3が接続されており、接地4電
位に対して任意に電圧を印加することができる。したが
って、誘電体膜2上にウエハ5を積載した状態でウエハ
に接地6電位を与え、電極1に直流電圧を印加すると誘
電体膜2とウエハ5に電荷が蓄えられ、静電気力が発生
し吸着・固定される。ここで、ウエハ5に接地6電位を
与える手段は、図示しないが例えばドライエッチング装
置ではプラズマが相当する。しかし、実際の半導体製造
プロセスに用いられた場合、被吸着物であるウエハ裏面
には通常10000オングストローム以下程度の裏面酸化膜
が形成されていることが多く、静電気力が小さい、すな
わち吸着不足が発生する場合がある。ウエハ裏面に酸化
膜が存在する場合に吸着力が低下する原因を図2〜4を
用いて説明する。図2は第一の実施例の静電吸着装置が
シリコンウエハを吸着する場合と、10000オングストロ
ームの厚みの裏面酸化膜付きウエハ(8インチ)を吸着
・固定しているときの等価回路を示している。7は誘電
体膜2の容量成分、8は抵抗成分、9は誘電体膜表面と
ウエハ裏面のギャップの容量成分、10は誘電体膜表面
とウエハ裏面のギャップの接触抵抗、11はウエハ裏面
酸化膜の容量成分、12はウエハ裏面酸化膜の抵抗成分
である。図中には、それぞれの成分のおおよそ値の見積
もりも示してある。見積もり方は、誘電体膜に関して
は、抵抗は図3により後述する実測値、容量は比誘電率
を10として計算したものである。誘電体膜表面とウエ
ハ裏面のギャップに関しては、接触抵抗は実際に静電吸
着装置が使用されるような真空中では誘電体膜の抵抗と
同程度であると考えられるので、ここでは誘電体膜の抵
抗と同じとしている。また、容量は最大高さ粗さである
5μmの真空の空間の容量として計算した。ウエハ裏面
酸化膜に関しては二酸化シリコンの抵抗率を1015Ωcm
と見積もった場合の抵抗値であり、容量は比誘電率を4
として見積もった値である。一方、通常のシリコンウエ
ハでは抵抗率が10Ωcm程度であり、抵抗成分、容量成
分ともに無視できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, a ceramic dielectric film 2 is formed by spraying 300 μm on an aluminum electrode 1, and the surface of the dielectric film is polished to a maximum height roughness of about 5 μm. . A DC power supply 3 is connected to the electrode 1, and a voltage can be arbitrarily applied to the ground 4 potentials. Therefore, when the wafer 6 is loaded on the dielectric film 2 and a ground 6 potential is applied to the wafer and a DC voltage is applied to the electrode 1, electric charges are stored in the dielectric film 2 and the wafer 5, and an electrostatic force is generated and attracted.・ Fixed. Here, the means for applying the ground 6 potential to the wafer 5 is not shown, but for example, a plasma is used in a dry etching apparatus. However, when used in an actual semiconductor manufacturing process, an oxide film of about 10,000 Å or less is usually formed on the back surface of the wafer, which is an object to be adsorbed, and the electrostatic force is small, that is, insufficient adsorption occurs. May be. The cause of the decrease in the attraction force when an oxide film is present on the back surface of the wafer will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows an equivalent circuit when the electrostatic chuck of the first embodiment sucks a silicon wafer and when a wafer with a back oxide film (8 inches) having a thickness of 10,000 angstroms is sucked and fixed. I have. 7 is a capacitance component of the dielectric film 2, 8 is a resistance component, 9 is a capacitance component of a gap between the dielectric film surface and the back surface of the wafer, 10 is a contact resistance of a gap between the dielectric film surface and the back surface of the wafer, and 11 is an oxidation of the back surface of the wafer. A capacitance component 12 of the film is a resistance component of the oxide film on the back surface of the wafer. The figure also shows an estimate of the approximate value of each component. The estimation is made by calculating the resistance of the dielectric film with an actual measurement value described later with reference to FIG. Regarding the gap between the surface of the dielectric film and the back surface of the wafer, the contact resistance is considered to be about the same as the resistance of the dielectric film in a vacuum where an electrostatic chuck is actually used. And the same resistance. The capacity was calculated as the capacity of a vacuum space having a maximum height roughness of 5 μm. Regarding the oxide film on the back surface of the wafer, the resistivity of silicon dioxide is set to 10 15 Ωcm.
And the capacitance is 4
It is the value estimated as. On the other hand, the resistivity of a normal silicon wafer is about 10 Ωcm, and both the resistance component and the capacitance component can be ignored.

【0014】図3は第一の実施例の静電吸着装置の誘電
体膜の抵抗率の測定結果を示している。本実施例では誘
電体膜にセラミックスを使用しており、印加電圧に応じ
て抵抗値が図に示すように変化する。図4は本実施例に
使用した裏面酸化膜付きウエハの裏面酸化膜の印加電圧
とリーク電流の測定結果を示している。本図に示すよう
に印加電圧が400Vまではリーク電流はほとんど流れな
いが、400Vを越えると急激に増加していることがわか
る。これは、裏面酸化膜に電気絶縁性があるものの、あ
る電圧以上の電圧が印加されると絶縁破壊を起こすため
と考えられる。この様な状態でアルミ電極に−300Vの電
圧を印加した場合を考える。まず、シリコンウエハの場
合には誘電体膜の抵抗と接触抵抗の割合に応じて電圧が
分圧され、それぞれの容量に電荷がチャージされる。吸
着力に寄与する電荷は誘電体膜とウエハ間のギャップの
間にチャージした電荷であり、この場合には8.4μクー
ロンとなる。しかし、酸化膜付きウエハでは図4に示す
ようにウエハ裏面酸化膜は絶縁破壊することがないため
に回路を流れるリーク電流はほとんど発生せず、誘電体
膜とウエハ裏面間の電荷は図5に示すように電圧印加直
後に急増するが徐々に低下し最終的に0クーロンとなり
吸着力が消失する。つまり、電圧を印加した直後からあ
る一定の時間しか吸着・固定の効果が期待できないこと
になる。
FIG. 3 shows the measurement results of the resistivity of the dielectric film of the electrostatic chuck of the first embodiment. In the present embodiment, ceramic is used for the dielectric film, and the resistance value changes as shown in the figure according to the applied voltage. FIG. 4 shows the measurement results of the applied voltage and the leak current of the back surface oxide film of the wafer with the back surface oxide film used in this example. As shown in the figure, it can be seen that the leak current hardly flows up to an applied voltage of 400 V, but increases sharply when the applied voltage exceeds 400 V. This is presumably because although the back oxide film has electrical insulation properties, dielectric breakdown occurs when a voltage higher than a certain voltage is applied. Consider a case where a voltage of -300 V is applied to the aluminum electrode in such a state. First, in the case of a silicon wafer, the voltage is divided according to the ratio between the resistance of the dielectric film and the contact resistance, and each capacitor is charged with electric charge. The electric charge that contributes to the attraction force is the electric charge charged between the gap between the dielectric film and the wafer, and in this case, it is 8.4 μC. However, in the case of a wafer with an oxide film, as shown in FIG. 4, the oxide film on the back surface of the wafer does not undergo dielectric breakdown, so that almost no leak current flows through the circuit, and the electric charge between the dielectric film and the back surface of the wafer is as shown in FIG. As shown, the voltage suddenly increases immediately after the application of the voltage, but gradually decreases, finally reaches 0 coulomb, and the attraction force disappears. In other words, the effect of adsorption and fixation can be expected only for a certain period of time immediately after the application of the voltage.

【0015】一方、アルミ電極に−500V印加した場合に
はウエハ裏面酸化膜の抵抗が誘電体膜の抵抗に比べて十
分大きいために電圧印加直後にはほとんどが裏面酸化膜
に印加されることになり、酸化膜を絶縁破壊してリーク
電流が流れ抵抗が誘電体膜に比べて十分低下する。本実
施例の酸化膜付きウエハでは1×105Ω程度であった。
すると、回路中をリーク電流が流れ誘電体膜の抵抗と接
触抵抗にも電圧が分圧され各容量に電荷がチャージす
る。この場合の誘電体膜表面とウエハ裏面のギャップに
蓄えられる電荷の状態は図6に示す通り14μクーロン
となり、裏面に酸化膜が付いている場合でもシリコンウ
エハの場合と同様に14μクーロンの電荷が蓄えられて
いる、すなわち吸着力が発生していることがわかる。
On the other hand, when -500 V is applied to the aluminum electrode, the resistance of the oxide film on the back surface of the wafer is sufficiently larger than the resistance of the dielectric film. In this case, a leak current flows due to dielectric breakdown of the oxide film, and the resistance is sufficiently lower than that of the dielectric film. In the case of the wafer with an oxide film of this embodiment, the value was about 1 × 10 5 Ω.
Then, a leak current flows through the circuit, the voltage is divided also into the resistance and the contact resistance of the dielectric film, and each capacitor is charged. In this case, the state of the electric charge stored in the gap between the surface of the dielectric film and the back surface of the wafer is 14 μCoulomb as shown in FIG. 6, and even when the oxide film is provided on the back surface, the electric charge of 14 μCoulomb is similar to the case of the silicon wafer. It can be seen that it is stored, that is, the attraction force is generated.

【0016】この様に、処理中のウエハ裏面に付いてい
る酸化膜を絶縁破壊してリーク電流を流すように構成さ
れた静電吸着装置では、吸着力がシリコンウエハと比べ
て極端に低下することがない。また、実際の半導体製造
プロセスでは処理中のウエハの冷却効率の向上のために
ウエハ裏面に伝熱用のガスを流す手法がよく用いられる
が、この様な場合に本発明の静電吸着装置を用いた場合
にはウエハによる吸着力なばらつきが少ないために、ウ
エハの冷却の状態の再現性が非常によい装置となるため
に、例えばドライエッチング等に適用した場合には非常
に歩留まりのよい製造装置を提供することができる。
As described above, in the electrostatic chucking apparatus configured to cause a leakage current by causing dielectric breakdown of the oxide film on the back surface of the wafer being processed, the chucking force is extremely reduced as compared with the silicon wafer. Nothing. In an actual semiconductor manufacturing process, a method of flowing a heat transfer gas to the back surface of a wafer is often used in order to improve the cooling efficiency of the wafer during processing. In such a case, the electrostatic suction device of the present invention is used. When used, since there is little variation in the attraction force due to the wafer, the reproducibility of the cooling state of the wafer becomes very good. For example, when applied to dry etching, etc., the production with a very high yield An apparatus can be provided.

【0017】図7に本発明の第二の実施例を示す。本実
施例ではセラミックス製の誘電体膜13内に、面積が等
しく同心円状に配置されたタングステン製の内電極14
とリング電極15を2個埋設し、それぞれの電極に導線
16、17を接続し、それぞれに極性の異なる直流電圧
を印加すべく直流電源18、19を接続した構成として
いる。誘電体膜の表面は第一の実施例と同様に表面は最
大高さ粗さ5μmに研磨されており、内部電極上の誘電
体膜厚みは300μmである。したがって、誘電体膜上にウ
エハ5を積載した状態で各電極に直流電圧を印加すると
誘電体膜とウエハに電荷が蓄えられ、静電気力が発生し
吸着・固定される。図8に第一の実施例と同様の考えに
もとづきシリコンウエハを吸着した場合と、10000オン
グストロームの裏面酸化膜の付いたウエハを吸着した場
合の等価回路を示す。本実施例では第一の実施例の等価
回路が直列に二個接続した構成となる。図中の番号は、
54、55はそれぞれ内電極14上の誘電体膜の抵抗成
分と容量であり、58、59はそれぞれリング電極14
上の抵抗成分と容量である。56、57は内電極上の誘
電膜表面とウエハ裏面の接触抵抗とギャップの容量、6
0、61はリング電極14上の誘電膜表面とウエハ裏面
の接触抵抗と容量である。62、63は内電極14上の
ウエハ裏面の酸化膜の抵抗成分と容量、64、65はリ
ング電極14上の酸化膜の抵抗成分と容量である。図中
には第一の実施例で説明したのと同様の考え方にもとづ
き求めた各抵抗成分と容量成分の値を記述してある。こ
の状態で内電極14に+300V、リング電極15に−300V
を印加した場合を考える。シリコンウエハの場合には酸
化膜の抵抗成分と容量成分は無視できるのでそれぞれの
抵抗成分の大きさに比例して電圧が分圧され、各容量成
分に電荷がチャージされる。吸着力に寄与する誘電体膜
表面とウエハ裏面のギャップに蓄えられる電荷量は8.4
μクーロンである。図9に電荷の増加の状態を示す。一
方、酸化膜付きウエハでは印加した直流電圧ではウエハ
裏面の酸化膜を絶縁破壊してリーク電流を流すことがで
きないため、誘電体膜とウエハ裏面間の電荷は図9に示
すように電圧印加直後に急増するが徐々に低下し最終的
に0クーロンとなり吸着力が消失する。つまり、電圧を
印加した直後からある一定の時間しか吸着・固定の効果
が期待できないことになる。これに対し、内電極14と
リング電極15にそれぞれ+500V、−500V印加した場合
には、ウエハ裏面酸化膜の抵抗が誘電体膜の抵抗に比べ
て十分大きいために電圧印加直後にはほとんどが誘電体
膜に印加されることになり、酸化膜を絶縁破壊して抵抗
が誘電体膜に比べて十分低下する。本実施例の酸化膜付
きウエハでは1×105Ω程度であった。すると、回路中
をリーク電流が流れ誘電体膜の抵抗と接触抵抗にも電圧
が分圧され各容量に電荷がチャージする。この場合の誘
電体膜表面とウエハ裏面のギャップに蓄えられる電荷の
状態は図10に示す通りとなり、裏面に酸化膜が付いて
いる場合でもシリコンウエハの場合と同様に14μクー
ロンの電荷が蓄えられている、すなわち吸着力が発生し
ていることがわかる。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a tungsten inner electrode 14 having the same area and concentrically arranged in a ceramic dielectric film 13 is provided.
And two ring electrodes 15 are buried, conductive wires 16 and 17 are connected to the respective electrodes, and DC power supplies 18 and 19 are connected to apply DC voltages having different polarities to the respective electrodes. As in the first embodiment, the surface of the dielectric film is polished to a maximum height roughness of 5 μm, and the thickness of the dielectric film on the internal electrodes is 300 μm. Therefore, when a DC voltage is applied to each electrode in a state where the wafer 5 is mounted on the dielectric film, electric charges are stored in the dielectric film and the wafer, and an electrostatic force is generated to be attracted and fixed. FIG. 8 shows an equivalent circuit in the case where a silicon wafer is sucked based on the same concept as in the first embodiment and the case where a wafer with a back surface oxide film of 10,000 Å is sucked. This embodiment has a configuration in which two equivalent circuits of the first embodiment are connected in series. The numbers in the figure are
Reference numerals 54 and 55 denote the resistance component and the capacitance of the dielectric film on the inner electrode 14, respectively.
Above are the resistance component and capacitance. 56, 57 are the contact resistance and the gap capacitance between the surface of the dielectric film on the inner electrode and the back of the wafer;
Reference numerals 0 and 61 denote contact resistance and capacitance between the surface of the dielectric film on the ring electrode 14 and the back surface of the wafer. 62 and 63 are the resistance components and capacitance of the oxide film on the back surface of the wafer on the inner electrode 14, and 64 and 65 are the resistance components and capacitance of the oxide film on the ring electrode 14. In the figure, the values of each resistance component and capacitance component obtained based on the same concept as described in the first embodiment are described. In this state, +300 V is applied to the inner electrode 14 and −300 V is applied to the ring electrode 15.
Is applied. In the case of a silicon wafer, the resistance component and the capacitance component of the oxide film are negligible, so that the voltage is divided in proportion to the magnitude of each resistance component, and each capacitance component is charged. The electric charge stored in the gap between the dielectric film surface and the wafer back surface, which contributes to the attraction force, is 8.4
μ coulomb. FIG. 9 shows a state in which the charge increases. On the other hand, in the case of a wafer with an oxide film, the applied DC voltage causes dielectric breakdown of the oxide film on the back surface of the wafer so that a leak current cannot flow. , But gradually decreases and finally reaches 0 coulomb, and the attraction force disappears. In other words, the effect of adsorption and fixation can be expected only for a certain period of time immediately after the application of the voltage. On the other hand, when +500 V and -500 V are applied to the inner electrode 14 and the ring electrode 15, respectively, almost all of the dielectric material immediately after the voltage application is applied because the resistance of the oxide film on the back surface of the wafer is sufficiently larger than the resistance of the dielectric film. Since the voltage is applied to the body film, the oxide film is broken down and the resistance is sufficiently reduced as compared with the dielectric film. In the case of the wafer with an oxide film of this embodiment, the value was about 1 × 10 5 Ω. Then, a leak current flows through the circuit, the voltage is divided also into the resistance and the contact resistance of the dielectric film, and each capacitor is charged with electric charge. In this case, the state of the electric charge stored in the gap between the dielectric film surface and the back surface of the wafer is as shown in FIG. 10, and even when the back surface has an oxide film, the electric charge of 14 μC is stored as in the case of the silicon wafer. That is, it can be seen that the suction force is generated.

【0018】この様に、処理中のウエハ裏面に付いてい
る酸化膜を絶縁破壊してリーク電流を流すように構成さ
れた静電吸着装置では、吸着力がシリコンウエハと比べ
て極端に低下することがない。また、実際の半導体製造
プロセスでは処理中のウエハの冷却効率の向上のために
ウエハ裏面に伝熱用のガスを流す手法がよく用いられる
が、この様な場合に本発明の静電吸着装置を用いた場合
にはウエハによる吸着力なばらつきが少ないために、ウ
エハの冷却の状態の再現性が非常によい装置となるため
に、例えばドライエッチング等に適用した場合には非常
に歩留まりのよい製造装置を提供することができる。
As described above, in the electrostatic chucking device configured to cause a leakage current by causing dielectric breakdown of the oxide film on the back surface of the wafer being processed, the chucking force is extremely reduced as compared with the silicon wafer. Nothing. In an actual semiconductor manufacturing process, a method of flowing a heat transfer gas to the back surface of a wafer is often used in order to improve the cooling efficiency of the wafer during processing. In such a case, the electrostatic suction device of the present invention is used. When used, since there is little variation in the attraction force due to the wafer, the reproducibility of the cooling state of the wafer becomes very good. For example, when applied to dry etching, etc., the production with a very high yield An apparatus can be provided.

【0019】本実施例では、内電極14、リング電極1
5にそれぞれ極性の異なる絶対値の同じ電圧を印加して
いたが必ずしもその必要はなく、一方にのみ印加しても
よいし、それぞれの内部電極に絶対値の異なる電圧を印
加してもよい。重要な点は電圧印加によりウエハ裏面の
酸化膜を絶縁破壊してリーク電流を流すということであ
り、そのためにはウエハ裏面の酸化膜に耐圧以上の電圧
の分圧が印加されるようにする点である。したがって、
第一及び第二の実施例で説明した誘電体膜、ウエハ裏面
酸化膜とは異なる組み合わせの場合には、各抵抗成分に
かかる分圧や裏面酸化膜の絶縁耐圧が異なるため、必要
な印加電圧は変化することになるが、実施条件に応じて
適宜決められるべきものである。
In this embodiment, the inner electrode 14, the ring electrode 1
Although the same voltage having an absolute value with a different polarity was applied to each of the electrodes 5, the voltage need not always be applied. Only one of them may be applied, or a voltage having a different absolute value may be applied to each internal electrode. The important point is that the oxide film on the back surface of the wafer is broken down by applying a voltage and a leak current flows. To this end, a partial voltage of a withstand voltage or more is applied to the oxide film on the back surface of the wafer. It is. Therefore,
In the case of a combination different from the dielectric film and the wafer back surface oxide film described in the first and second embodiments, the required applied voltage is required because the partial pressure applied to each resistance component and the withstand voltage of the back surface oxide film are different. Will vary, but should be appropriately determined according to the implementation conditions.

【0020】図11は本発明の第二の実施例の静電吸着
装置を有磁場マイクロ波プラズマ処理装置に適用した例
を示す。装置の構成と動作を簡単に説明する。大気空間
20内に石英管21を設置し、これにより構成される真
空処理室22内に静電吸着装置23を用いてウエハ5を
ベース24に固定する。続いて真空処理室22内に処理
ガス25を導入する。処理ガスは、マイクロ波発生装置
26により発生し、導波管27を通って導入されるマイ
クロ波28とマイクロ波共鳴箱29の周りに取り付けら
れたコイル30、31の相互作用によりプラズマ32状
態となっている。このプラズマ32にウエハ5がさらさ
れることにより処理(ここではエッチング処理)が行わ
れるが、特にイオンの入射を制御してエッチング状態を
制御するのが高周波電源33である。図中その他の番号
を説明すると、34は静電吸着装置用の直流電源、3
5、39は直流電源のオン・オフを制御するためのスイ
ッチである。36は直流電源を高周波から保護するコイ
ル、37はブロッキングコンデンサである。38は、余
分な処理ガス、及び反応生成物の排気を表しており、真
空ポンプに接続されている(ここには図示しない)。
FIG. 11 shows an example in which the electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention is applied to a magnetic field microwave plasma processing apparatus. The configuration and operation of the device will be briefly described. A quartz tube 21 is installed in an atmospheric space 20, and a wafer 5 is fixed to a base 24 using an electrostatic suction device 23 in a vacuum processing chamber 22 formed by the quartz tube 21. Subsequently, the processing gas 25 is introduced into the vacuum processing chamber 22. The processing gas is generated by the microwave generator 26 and is brought into the plasma 32 state by the interaction of the microwave 28 introduced through the waveguide 27 and the coils 30 and 31 attached around the microwave resonance box 29. Has become. The processing (here, etching processing) is performed by exposing the wafer 5 to the plasma 32. The high-frequency power supply 33 controls the etching state by controlling the incidence of ions, in particular. To explain other numbers in the drawing, reference numeral 34 denotes a DC power supply for the electrostatic chucking device, 3
Reference numerals 5 and 39 are switches for controlling on / off of the DC power supply. 36 is a coil for protecting the DC power supply from high frequencies, and 37 is a blocking capacitor. Reference numeral 38 denotes an exhaust of an excess processing gas and a reaction product, and is connected to a vacuum pump (not shown).

【0021】図12を用いて静電吸着装置3について詳
細に説明する。ただし、図中の部品の寸法比はわかりや
すく表記するために実際の寸法比とは異なる。
The electrostatic attraction device 3 will be described in detail with reference to FIG. However, the dimensional ratios of the components in the drawings are different from the actual dimensional ratios for easy understanding.

【0022】本装置の基本構造は、アルミブロック40
上に内部に二個の電極、すなわちリング電極41と内電
極42が同心円状に埋め込まれた厚み1mmのアルミナ焼
結体である誘電体膜膜43が接着剤44により固定され
た構造となっている。この二個の電極41、42は厚み
が約50ミクロンから100ミクロン程度で、材質はタ
ングステンである。各電極41、42上の誘電体膜厚は
300μmであり、表面粗さは3μmに加工している。ま
た、誘電体膜膜の表面45には、外部の配管(図示しな
い)を通って冷却ガス導入口46から導入された、処理
中のウエハの冷却を促進するための冷却ガスがウエハ裏
面全面に効率良く行き渡るためのガス溝47が深さ100
ミクロンで図に示すように彫られている。このガス溝の
パターンは、処理中のウエハの温度分布が所望の値とな
るべく設定される。これら二個の電極への直流電圧の印
加は、絶縁性の樹脂48により完全に封止された導線4
9を介して行われる。この導線49と各電極はろう付け
50されている。本実施例では、内電極42にはスイッ
チ39の切り替え操作により直流電源51のプラス電
位、または接地6に接続され、リング電極41にはスイ
ッチ35の切り替え操作により直流電源34のマイナス
電位、または接地6に接続される。そして、誘電体膜膜
43の表面45にウエハを積載した状態でリング電極4
1に負電圧、内電極42に正電圧を印加すれば、ウエハ
と各電極間に電位差が発生するので静電気的に吸着固定
することができ、逆にスイッチ35、39を切り替えて
リング電極41と内電極42を接地6すればウエハと各
電極の間に蓄えられた電荷を除電することができる。5
2は、処理終了後のウエハの搬送に用いられるプッシャ
であり、絶縁筒53により絶縁されている。
The basic structure of this device is an aluminum block 40
A dielectric film 43, which is a 1 mm-thick alumina sintered body in which two electrodes, ie, a ring electrode 41 and an inner electrode 42 are concentrically embedded, is fixed by an adhesive 44 thereon. I have. The two electrodes 41 and 42 have a thickness of about 50 to 100 microns and are made of tungsten. The dielectric film thickness on each of the electrodes 41 and 42 is
The surface roughness is 300 μm, and the surface roughness is 3 μm. On the front surface 45 of the dielectric film, a cooling gas introduced from a cooling gas inlet 46 through an external pipe (not shown) to promote cooling of the wafer being processed is applied to the entire back surface of the wafer. Gas groove 47 for efficient distribution is 100 depth
Engraved in microns, as shown. The gas groove pattern is set so that the temperature distribution of the wafer being processed becomes a desired value. The application of the DC voltage to these two electrodes is performed by using the conductor 4 completely sealed with the insulating resin 48.
9 is performed. The conductor 49 and each electrode are brazed 50. In this embodiment, the inner electrode 42 is connected to the positive potential of the DC power supply 51 or the ground 6 by a switch 39, and the ring electrode 41 is connected to the negative potential of the DC power supply 34 by a switch 35. 6 is connected. Then, with the wafer loaded on the surface 45 of the dielectric film 43, the ring electrode 4
When a negative voltage is applied to 1 and a positive voltage is applied to the inner electrode 42, a potential difference is generated between the wafer and each electrode, so that the wafer can be electrostatically attracted and fixed. If the inner electrode 42 is grounded 6, the charge stored between the wafer and each electrode can be eliminated. 5
Reference numeral 2 denotes a pusher used for transferring a wafer after the processing, and is insulated by an insulating cylinder 53.

【0023】図13に本実施例の静電吸着装置への電圧
の印加方法を説明する。前述したように処理用のウエハ
の裏面には様々な厚みの酸化膜が付いているが、本実施
例のプラズマ処理に用いられるウエハ裏面の酸化膜厚と
しては最大で10000オングストロームであり、図4から
酸化膜は絶対値が400V以上の電圧で絶縁破壊することが
わかるので、本実施例では電圧印加開始直後にリング電
極41に+500V、内電極42に−500Vを印加し十分吸着
・固定する。この時間内に冷却ガス導入口を介してウエ
ハ裏面に冷却ガスを導入して圧力制御を行うが、十分な
吸着力が発生しているので冷却ガスの圧力の立ち上がり
時間が短くてすむ。圧力が一定に達した後に、プラズマ
放電やRFバイアスの印加を行いウエハを処理することが
可能となるが、このとき静電吸着装置の電圧を例えばリ
ング電極41へ+300V、内電極42へ−300Vと低くす
る。一度ウエハ裏面の酸化膜を絶縁破壊すると、その部
分は抵抗が下がり電流が流れやすくなるので吸着力が極
端に低下することはない。しかも、処理終了後にウエハ
を引き剥がす際に、処理中に必要以上の吸着力でウエハ
を吸着させることがないのでよりスムーズにウエハを剥
がすことが可能となる。
FIG. 13 illustrates a method of applying a voltage to the electrostatic chuck according to the present embodiment. As described above, the back surface of the processing wafer is provided with oxide films of various thicknesses. The oxide film thickness of the back surface of the wafer used in the plasma processing of this embodiment is 10,000 Å at the maximum, and FIG. From this, it can be seen that the oxide film undergoes dielectric breakdown at a voltage having an absolute value of 400 V or more, and in this embodiment, +500 V is applied to the ring electrode 41 and -500 V is applied to the inner electrode 42 immediately after the start of the voltage application to sufficiently attract and fix. During this time, pressure control is performed by introducing a cooling gas to the back surface of the wafer via the cooling gas introduction port. However, since a sufficient suction force is generated, the rise time of the pressure of the cooling gas can be short. After the pressure reaches a certain level, it becomes possible to process the wafer by applying a plasma discharge or RF bias. At this time, for example, the voltage of the electrostatic chuck is +300 V to the ring electrode 41 and −300 V to the inner electrode 42. Make it as low as 300V. Once the oxide film on the back surface of the wafer is broken down, the resistance decreases at that portion and current easily flows, so that the attraction force does not extremely decrease. In addition, when the wafer is peeled off after the processing, the wafer can be more smoothly peeled off because the wafer is not attracted with an excessive suction force during the processing.

【0024】この様に構成された処理装置では、裏面酸
化膜の厚みが異なるいかなるウエハが処理された場合で
も、ウエハ裏面に導入する冷却ガスの圧力の立ち上がり
時間を短縮できるほか、処理終了後の残留吸着力の低減
時間を短縮することができるので装置の処理能力を損な
うことがない。
In the processing apparatus configured as described above, even if any wafer having a different backside oxide film thickness is processed, the rise time of the pressure of the cooling gas introduced to the backside of the wafer can be reduced, and the processing after the processing is completed. Since the time for reducing the residual adsorption force can be shortened, the processing capacity of the apparatus is not impaired.

【0025】図14に本発明の第四の実施例を示す。本
実施例では、プラズマ処理中に冷却ガスの圧力が低下す
るような場合に、吸着中の印加電圧をリング電極41に
-800V、内電極42に-800Vをそれぞれ3秒間印加したも
のである。この様な操作が必要になるのはウエハが様々
なプロセスを経てきたために反っている場合や、静電吸
着装置が処理枚数増加していくうちに誘電体膜表面に絶
縁性物質が堆積した場合である。すなわち、当初はウエ
ハ裏面の酸化膜を絶縁破壊してリーク電流を流すのに十
分だったものが、ウエハの反りにより吸着が不十分であ
るために十分絶縁破壊できない場合や、誘電体膜表面の
絶縁物の部分で印加電圧が分圧されるために酸化膜を絶
縁破壊するのに十分な印加電圧がかからない場合であ
る。この様な場合においても本実施例のような操作を行
うことにより十分な吸着力を確保できるようになる。し
たがって、本実施例の静電吸着装置を備えることによ
り、信頼性の高い処理装置を提供することができる。
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, when the pressure of the cooling gas decreases during the plasma processing, the applied voltage during the adsorption is applied to the ring electrode 41.
-800 V and -800 V applied to the inner electrode 42 for 3 seconds, respectively. Such an operation is required when the wafer has been warped due to various processes or when the insulating material is deposited on the surface of the dielectric film as the number of processed electrostatic chucks increases. Is the case. In other words, what was initially sufficient to cause dielectric leakage of the oxide film on the backside of the wafer and allow leakage current to flow, but could not be sufficiently broken down due to insufficient adsorption due to wafer warpage, This is the case where the applied voltage is divided at the insulator portion, so that the applied voltage is not sufficient to cause dielectric breakdown of the oxide film. Even in such a case, a sufficient suction force can be secured by performing the operation as in the present embodiment. Therefore, by providing the electrostatic suction device of the present embodiment, a highly reliable processing device can be provided.

【0026】また、本実施例の操作によると残留吸着力
の低減の効果を期待することもできる。つまり、内部に
2個の電極を有するいわゆる双極型の静電吸着装置では
各電極上の誘電膜の面積を同一とし、印加電圧を停止す
る直前の正負の電荷量が同じ場合に残留吸着力の発生が
抑えられるが、前述したような理由により二個の電極上
での吸着が不十分であると正負の電荷量にばらつきが発
生し残留吸着力を発生しやすくなる。しかし、本実施例
の操作により十分吸着することにより二個の電極上での
吸着の状態を同一、すなわち正負の電荷量を同じくする
ことにより残留吸着力の発生を抑えることができる。し
たがって、本発明の静電吸着装置により残留吸着力の発
生を抑えることができるので、本装置を搭載したウエハ
処理装置では静電吸着装置による処理能力の低下がなく
信頼性の高い装置を提供することができる。
According to the operation of this embodiment, the effect of reducing the residual suction force can be expected. In other words, in a so-called bipolar electrostatic chuck having two electrodes inside, the area of the dielectric film on each electrode is the same, and when the amount of positive and negative charges immediately before stopping the applied voltage is the same, the residual attraction force is reduced. Although generation is suppressed, if the adsorption on the two electrodes is insufficient for the above-described reason, the amount of positive and negative charges varies, and a residual adsorption force is easily generated. However, by performing sufficient adsorption by the operation of the present embodiment, the state of adsorption on the two electrodes is the same, that is, by making the amount of positive and negative charges the same, it is possible to suppress the generation of residual adsorption force. Therefore, since the generation of the residual suction force can be suppressed by the electrostatic suction device of the present invention, a wafer processing device equipped with the present device can provide a highly reliable device without a reduction in the processing capability of the electrostatic suction device. be able to.

【0027】以上本発明の実施例ではウエハ裏面の絶縁
性膜として酸化膜について説明を行ったが、必ずしもそ
うである必要はなく、例えば窒化膜や高分子系の膜であ
っても同様の方法により同じ効果を期待することができ
る。
In the embodiments of the present invention, an oxide film has been described as an insulating film on the back surface of a wafer. However, this is not always necessary. For example, a nitride film or a polymer film may be used in the same manner. Can expect the same effect.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハ裏
面にいかなる種類の電気絶縁性膜が付着している場合で
も絶縁破壊させてリーク電流を流してウエハを吸着・固
定するので十分な吸着力を得ることが可能な静電吸着装
置を提供できる。また、半導体製造装置等に適用した場
合には、ウエハ裏面に導入する冷却ガスの圧力の立ち上
がり時間を短縮するほか、処理終了後の残留吸着力の低
減時間を短縮することができるようになるので装置の処
理能力を損なうことがない静電吸着装置を提供すること
ができる。さらに、各処理を経て反ったウエハを吸着す
る場合や、処理枚数を重ねることにより誘電体膜表面に
電気絶縁性の膜が付着した場合であっても十分にウエハ
を吸着することが可能となるので、信頼性の高い処理装
置を提供することが可能となる。また、内部電極を二個
備えたいわゆる双極型の静電吸着装置では残留吸着力の
発生が抑えられるので、本装置を備えたウエハ処理装置
では残留吸着力発生による処理能力の低下を防止するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, even if an electrical insulating film of any kind is adhered to the back surface of the wafer, the dielectric breakdown is caused and a leak current flows to attract and fix the wafer. An electrostatic attraction device capable of obtaining an attraction force can be provided. In addition, when applied to a semiconductor manufacturing apparatus or the like, the rise time of the pressure of the cooling gas introduced into the back surface of the wafer can be shortened, and the reduction time of the residual adsorption force after the processing can be shortened. An electrostatic attraction device that does not impair the processing capability of the device can be provided. Further, even when a wafer warped after each process is suctioned, or when an electrically insulating film is attached to the dielectric film surface by stacking the number of processed wafers, the wafer can be sufficiently suctioned. Therefore, a highly reliable processing device can be provided. Also, in a so-called bipolar electrostatic attraction device having two internal electrodes, the generation of residual attraction force is suppressed, so that a wafer processing apparatus equipped with the present device can prevent a reduction in processing capacity due to the generation of residual attraction force. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の静電吸着装置の第一の実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the electrostatic suction device of the present invention.

【図2】図1の装置においてシリコンウエハと裏面酸化
膜付きウエハを静電吸着した場合の等価回路図である。
2 is an equivalent circuit diagram when a silicon wafer and a wafer with a backside oxide film are electrostatically attracted in the apparatus of FIG. 1;

【図3】図1の装置における誘電体膜の印加電圧と抵抗
率との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an applied voltage of a dielectric film and a resistivity in the device of FIG.

【図4】図2で用いられた裏面酸化膜付きウエハの裏面
酸化膜の印加電圧とリーク電流との関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an applied voltage of a back oxide film and a leak current of the wafer with a back oxide film used in FIG. 2;

【図5】図1の装置における誘電膜表面とウエハ裏面間
の電荷の時間変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change over time of a charge between the front surface of the dielectric film and the back surface of the wafer in the apparatus of FIG. 1;

【図6】図1の装置における異なる印加電圧での誘電膜
表面とウエハ裏面間の電荷の時間変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change over time of a charge between the front surface of the dielectric film and the back surface of the wafer at different applied voltages in the apparatus of FIG. 1;

【図7】本発明の静電吸着装置の第二の実施例を示す断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a second embodiment of the electrostatic suction device of the present invention.

【図8】図7の装置においてシリコンウエハと裏面酸化
膜付きウエハを静電吸着した場合の等価回路図である。
8 is an equivalent circuit diagram when a silicon wafer and a wafer with a backside oxide film are electrostatically attracted in the apparatus of FIG. 7;

【図9】図7の装置における誘電膜表面とウエハ裏面間
の電荷の時間変化を示す図である。
9 is a diagram showing a change over time of a charge between the front surface of the dielectric film and the back surface of the wafer in the apparatus of FIG. 7;

【図10】図7の装置における異なる印加電圧での誘電
膜表面とウエハ裏面間の電荷の時間変化を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a change over time of a charge between the front surface of the dielectric film and the back surface of the wafer at different applied voltages in the apparatus of FIG. 7;

【図11】図7の静電吸着装置を用いたウエハ処理装置
を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a wafer processing apparatus using the electrostatic suction device of FIG. 7;

【図12】図11の装置の静電吸着装置の斜視図であ
る。
FIG. 12 is a perspective view of an electrostatic suction device of the device of FIG. 11;

【図13】図12の装置へ印加する電圧のタイムチャー
ト図である。
FIG. 13 is a time chart of a voltage applied to the device of FIG. 12;

【図14】図12の装置へ印加する電圧の他の例を示す
タイムチャート図である。
FIG. 14 is a time chart showing another example of the voltage applied to the device of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電極、2…誘電体膜、3…直流電源、4…接地、5
…ウエハ、6…接地、7…誘電体膜の容量成分、8…誘
電体膜の抵抗成分、9…ギャップの容量成分、10…接
触抵抗、11…裏面酸化膜の容量成分、12…裏面酸化
膜の抵抗成分、13…誘電体膜、14…内部電極、15
…内部電極、16…導線、17…導線、18…直流電
源、19…直流電源、20…大気空間、21…石英管、
22…真空処理装置、23…静電吸着装置、24…ベー
ス、25…処理ガス、26…マイクロ波発生装置、27
…導波管、28…マイクロ波、29…マイクロ波共鳴
箱、30…コイル、31…コイル、32…プラズマ、3
3…高周波電源、34…直流電源、35…スイッチ、3
6…コイル、37…ブロッキングコンデンサ、38…排
気、39…スイッチ、40…アルミブロック、41…リ
ング電極、42…内電極、43…誘電体膜、44…接着
剤、45…誘電体膜の表面、46…ガス導入口、47…
ガス溝、48…樹脂、49…導線、50…ろう付け、5
1…直流電源、52…プッシャ、53…絶縁筒、54…
内電極上の誘電体膜の抵抗成分、55…内電極上の誘電
体膜の容量、56…内電極上の誘電体膜とウエハ裏面の
接触抵抗、57…内電極上のギャップ容量、58…リン
グ電極上の誘電体膜の抵抗成分、59…リング電極上の
誘電体膜の容量、60…リング電極上の誘電体膜とウエ
ハ裏面の接触抵抗、61…リング電極上のギャップ容
量、62…内電極上のウエハ裏面酸化膜の抵抗成分、6
3…内電極上のウエハ裏面酸化膜の容量、64…リング
電極上のウエハ裏面酸化膜の抵抗成分、65…リング電
極上のウエハ裏面酸化膜の容量。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode, 2 ... Dielectric film, 3 ... DC power supply, 4 ... Ground, 5
... wafer, 6 ... ground, 7 ... dielectric film capacitance component, 8 ... dielectric film resistance component, 9 ... gap capacitance component, 10 ... contact resistance, 11 ... backside oxide film capacitance component, 12 ... backside oxidation Resistance component of film, 13: dielectric film, 14: internal electrode, 15
... internal electrode, 16 ... lead, 17 ... lead, 18 ... DC power supply, 19 ... DC power supply, 20 ... atmosphere space, 21 ... quartz tube,
22: vacuum processing device, 23: electrostatic adsorption device, 24: base, 25: processing gas, 26: microwave generator, 27
... waveguide, 28 ... microwave, 29 ... microwave resonance box, 30 ... coil, 31 ... coil, 32 ... plasma, 3
3: High frequency power supply, 34: DC power supply, 35: Switch, 3
6: coil, 37: blocking capacitor, 38: exhaust, 39: switch, 40: aluminum block, 41: ring electrode, 42: inner electrode, 43: dielectric film, 44: adhesive, 45: surface of the dielectric film , 46 ... gas inlet, 47 ...
Gas groove, 48 ... resin, 49 ... lead wire, 50 ... brazing, 5
1 DC power supply 52 Pusher 53 Insulated cylinder 54
55: resistance component of the dielectric film on the inner electrode; 55: capacitance of the dielectric film on the inner electrode; 56: contact resistance between the dielectric film on the inner electrode and the back surface of the wafer; 57: gap capacitance on the inner electrode; Resistance component of the dielectric film on the ring electrode, 59: capacitance of the dielectric film on the ring electrode, 60: contact resistance between the dielectric film on the ring electrode and the back surface of the wafer, 61: gap capacitance on the ring electrode, 62 ... Resistance component of oxide film on back surface of wafer on inner electrode, 6
3 ... Capacity of the wafer backside oxide film on the internal electrode, 64 ... Resistance component of the wafer backside oxide film on the ring electrode, 65 ... Capacity of the wafer backside oxide film on the ring electrode.

フロントページの続き (72)発明者 吉岡 健 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 川原 博宣 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 金井 三郎 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 Fターム(参考) 5F031 FF03 Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Yoshioka 794, Higashi-Toyoi, Oji, Kudamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. Inside the Kasado Plant (72) Inventor Saburo Kanai 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture F-term in the Kasado Plant, Hitachi, Ltd. 5F031 FF03

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性材料からなる電極上に誘電体膜を設
け、前記電極と前記誘電体膜上に配置したウエハとの間
に電位差を与え、前記ウエハを静電気力で吸着固定する
静電吸着装置において、前記電位差は前記ウエハの裏面
の酸化膜を絶縁破壊させるのに必要な電位差よりも大き
な電位差であることを特徴とする静電吸着装置。
An electrostatic capacitor for providing a dielectric film on an electrode made of a conductive material, applying a potential difference between the electrode and a wafer disposed on the dielectric film, and attracting and fixing the wafer by electrostatic force. In the suction device, the potential difference is a potential difference that is larger than a potential difference required to cause dielectric breakdown of an oxide film on the back surface of the wafer.
【請求項2】導電性材料からなる電極上に誘電体膜を設
け、前記電極と前記誘電体膜上に配置したウエハとの間
に電位差を与え、前記ウエハを静電気力で吸着固定する
静電吸着装置において、前記ウエハの吸着中に少なくと
も一度は前記ウエハ裏面の酸化膜を絶縁破壊すべく前記
電位差を増加させることを特徴とする静電吸着装置。
2. An electrostatic device comprising: a dielectric film provided on an electrode made of a conductive material; a potential difference between the electrode and a wafer disposed on the dielectric film; An electrostatic attraction device, wherein the potential difference is increased at least once during the attraction of the wafer to cause dielectric breakdown of an oxide film on the back surface of the wafer.
【請求項3】請求項1、及び2に記載の静電吸着装置に
おいて、前記電極を1個備え、前記ウエハの電位は前記
ウエハを処理するプラズマにより与えることを特徴とす
る静電吸着装置。
3. The electrostatic attraction device according to claim 1, further comprising one electrode, wherein the potential of said wafer is given by plasma for processing said wafer.
【請求項4】請求項1、及び2に記載の静電吸着装置に
おいて、前記電極は互いに絶縁されつつ2個有し、前記
2個の電極間に電位差を与え前記ウエハを吸着固定する
ことを特徴とする静電吸着装置。
4. An electrostatic chuck according to claim 1, wherein said two electrodes are insulated from each other, and a potential difference is applied between said two electrodes to attract and fix said wafer. Characteristic electrostatic suction device.
【請求項5】請求項1から4に記載の静電吸着装置にお
いて、前記誘電体膜とウエハ裏面の間に伝熱性のガスを
導入するためのガス導入手段を設け、該ガス導入手段に
より前記伝熱性のガスを導入する際に前記ウエハ裏面の
酸化膜を絶縁破壊すべく前記電極とウエハ間に電位差を
与えることを特徴とする静電吸着装置。
5. An electrostatic chuck according to claim 1, further comprising a gas introducing means for introducing a heat-conducting gas between said dielectric film and the back surface of said wafer, said gas introducing means comprising: An electrostatic attraction device for applying a potential difference between the electrode and the wafer in order to break down an oxide film on the back surface of the wafer when introducing a heat conductive gas.
【請求項6】請求項5に記載の静電吸着装置において、
伝熱性のガスの圧力が基準値に達した後に前記電極とウ
エハ間に印加する電位差を小さくすることを特徴とする
静電吸着装置。
6. The electrostatic chuck according to claim 5, wherein
An electrostatic suction device, wherein a potential difference applied between the electrode and the wafer after the pressure of the heat-conducting gas reaches a reference value is reduced.
【請求項7】互いに電気的に絶縁した二個の電極上に、
それぞれの電極上の実吸着部の面積が同じくなるように
誘電体膜を形成し、これら二個の電極に電圧を印加しウ
エハと各電極間に電位差を与えてウエハを静電気力で吸
着固定する静電吸着装置において、吸着中に少なくとも
一度はウエハの裏面酸化膜を絶縁破壊させるのに必要な
電位差となる電圧を印加することことを特徴とする静電
吸着装置。
7. On two electrodes electrically insulated from each other,
A dielectric film is formed so that the area of the actual suction portion on each electrode is the same, a voltage is applied to these two electrodes, a potential difference is applied between the wafer and each electrode, and the wafer is suction-fixed by electrostatic force. An electrostatic chucking device in which a voltage that is a potential difference required to cause dielectric breakdown of a back surface oxide film of a wafer is applied at least once during the chucking.
【請求項8】請求項1から7に記載の静電吸着装置を備
えたことを特徴とするウエハ処理装置。
8. A wafer processing apparatus comprising the electrostatic attraction device according to claim 1.
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